淺談八鋼熱鍍薄鋅層研發(fā)

李 鋼 馬占福 陳 勇

(寶鋼集團(tuán)八鋼公司制造管理部 烏魯木齊 830026)

1 前言

薄鋅層板一直是電鍍鋅的主要市場(chǎng)，由于電鍍鋅板生產(chǎn)成本高、產(chǎn)量低、價(jià)格昂貴、環(huán)境污染嚴(yán)重等劣勢(shì)越來越明顯，而熱鍍鋅板的生產(chǎn)技術(shù)越來越成熟，鋅層質(zhì)量和表面光潔度越來越高。因此，為了進(jìn)一步滿足市場(chǎng)需求，擴(kuò)大產(chǎn)品規(guī)模，拓寬產(chǎn)品品種，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，需研發(fā)生產(chǎn)成本較低的熱鍍鋅薄鍍鋅層鋼板。

2 氣刀控制鍍層厚度的基本原理

氣刀是冷軋熱鍍鋅生產(chǎn)線鋅層厚度控制的核心設(shè)備，氣刀由氣刀體、氣刀水平、角度、高度調(diào)整裝置及供風(fēng)系統(tǒng)組成，其中氣刀體和供風(fēng)系統(tǒng)對(duì)鋅層厚度控制起到關(guān)鍵作用。

氣刀是依靠壓縮后的氣體通過氣刀唇縫隙，形成像刀一樣的連續(xù)氣流，對(duì)尚未凝固的鋅液進(jìn)行刮削，被刮削掉的鋅液在重力的作用下流回鋅鍋。隨著氣刀噴吹壓力的增加厚度降低，這樣，氣刀就能很好的發(fā)揮控制鍍鋅層厚度的作用。氣刀用于刮削鋅液鍍鋅量作用是十分明顯的。

3 薄鋅層控制影響因素

影響鋅層厚度控制的主要因素有兩點(diǎn)：一是帶鋼出鋅鍋時(shí)的自然帶鋅量，二是氣刀的刮鋅量。

3.1 自然帶鋅量

3.1.1 帶鋼運(yùn)行速度的影響

帶鋼運(yùn)行速度是影響自然帶鋅量的最為直接因素，隨著帶鋼運(yùn)行速度的增加，帶鋼上的鍍鋅量越多。但是，帶鋼運(yùn)行速度是由帶鋼厚度和其它生產(chǎn)條件決定的，為保持或提高生產(chǎn)效率，減薄鋅層只能靠調(diào)整氣刀的參數(shù)來保證帶鋼所需的鍍鋅量。

3.1.2 鋅液的流動(dòng)性的影響

提高鋅液的流動(dòng)性可減薄鋅層厚度。通過鋅液中加入一定量的鋁來除鐵增加鋅液流動(dòng)性可減薄鍍鋅量。

3.2 氣刀刮鋅量

3.2.1 氣刀壓力的影響

提高氣刀壓力是減少鋅層厚度最方便、最有效的方法之一。隨著氣刀壓力的增加，鍍層急劇下降。

3.2.2 氣刀與帶鋼的距離的影晌

氣刀與帶鋼的距離越小，鍍鋅層的厚度越薄。但是這種減薄鋅層方法受限因素多。

4 八鋼熱鍍鋅生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)薄鋅層控制

4.1 現(xiàn)狀

原有氣刀供風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)備能力達(dá)極限時(shí)，氣刀總管處壓力及流量分別達(dá)到為：0.50kg和56.8m3/min，機(jī)組速度僅為90m/min（Max120m/min）氣刀間距、角度、高度等參數(shù)調(diào)整至極限狀態(tài)，鋅層的實(shí)際厚度一般在40/40g/m2。為了生產(chǎn)20/20g/m2薄鋅層需對(duì)氣刀供風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行改造和生產(chǎn)工藝優(yōu)化。

4.2 薄鋅層控制方案確定

4.2.1 氣刀供風(fēng)系統(tǒng)利舊改造方案

⑴由一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)串聯(lián)的羅茨風(fēng)機(jī)。風(fēng)機(jī)串聯(lián)，流量不變，壓力值達(dá)到單級(jí)風(fēng)機(jī)的1.7倍。但是由于更高速度的要求，必須加大風(fēng)機(jī)流量保證速度增加的要求，該方案無法滿足既降低鋅層和保證高速度的要求。

⑵由一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)并聯(lián)的羅茨風(fēng)機(jī)。兩臺(tái)羅茨鼓風(fēng)機(jī)并聯(lián)可以提高風(fēng)機(jī)的流量，但無法提高風(fēng)機(jī)壓力。同樣無法達(dá)到降低鋅層的目的。

⑶由每臺(tái)風(fēng)機(jī)各供一組氣刀體，提高吹氣壓力以增加氣刀的刮鋅能力—包鋼薄板廠鍍鋅生產(chǎn)線

通過氣刀供風(fēng)系統(tǒng)管路改造風(fēng)壓提高了15kPa，氣刀刮鋅能力提高。生產(chǎn)鋅層為41g/m2，鋼帶速度由75m/min提高至95m/min。不適合本機(jī)組改造。

綜合以上分析知：氣刀供風(fēng)系統(tǒng)利舊改造不能從根本上解決生產(chǎn)超薄鋅層和釋放產(chǎn)能的目標(biāo)要求，于是確定采用氣刀供風(fēng)系統(tǒng)更新改造方案。

4.2.2 氣刀供風(fēng)系統(tǒng)更新改造方案

淘汰原有的羅茨風(fēng)機(jī)供風(fēng)系統(tǒng)，采用多級(jí)離心風(fēng)機(jī)更新改造以增大氣刀風(fēng)量及壓力。氣刀供風(fēng)系統(tǒng)的配置選型及分析如下：

（1）速度的影響

帶鋼離開鋅鍋時(shí)，速度越高帶鋅越多，則相應(yīng)鋅層就越厚，要想獲得薄鍍層，就必須增加氣刀噴吹外力。

（2）壓力的影響

氣刀對(duì)未凝固鋅層的刮持力由沖量大小來決定，由I=P·b2得知減薄鍍層就必須增大氣刀壓力，氣刀壓力與鋅層厚度關(guān)系見表1。

表1 氣刀壓力與鋅層厚度的關(guān)系

功率220kW更新改造實(shí)施后，機(jī)組速度130m/min，由于供風(fēng)系統(tǒng)壓力和流量提升，大幅提高氣刀刮鋅能力。通過供風(fēng)系統(tǒng)改造，機(jī)組薄鋅層生產(chǎn)能力由40/40g/m2拓寬至20/20g/m2并且產(chǎn)能提升約12%。

圖1 氣刀供風(fēng)系統(tǒng)更新改造后平面圖

4.3 鋅鍋區(qū)域生產(chǎn)工藝優(yōu)化減薄鋅層措施

提高鋅液流動(dòng)性，生產(chǎn)超薄鍍層的措施：鋅液中加入一定量的鋁來除鐵。鐵在鋅液中以鐵鋅合金狀態(tài)存在，鋁和鐵在鋅液中可發(fā)生化學(xué)反應(yīng)：2FeZn7+5Al→Fe2Al5+14Zn，其中Fe2Al5上浮成為面渣而除鐵凈化鋅液，提高鋅液流動(dòng)性，從而容易把鋅層吹薄。現(xiàn)場(chǎng)通過生產(chǎn)試制將鋅液鋁含量控制在0.75%。鋅液中鋁含量和鋅層厚度關(guān)系見表2。

表2 鋅液中鋁含量和鋅層厚度關(guān)系

5 結(jié)論

八鋼熱鍍鋅機(jī)組通過對(duì)氣刀供風(fēng)系統(tǒng)改造和生產(chǎn)工藝優(yōu)化使熱鍍鋅生產(chǎn)線具備生產(chǎn)薄鍍層能力，機(jī)組生產(chǎn)速度由90m/min提至130m/min，鍍層控制能力由40/40g/m2達(dá)到了20/20g/m2的既定目標(biāo)。提高了機(jī)組產(chǎn)能，拓寬了產(chǎn)品品種，實(shí)現(xiàn)了40～60g/m2薄鋅層連續(xù)熱鍍鋼帶系列產(chǎn)品的開發(fā)。